城市轨道交通信号与线路专业接口研究

易楸寻

（重庆市轨道交通（集团）有限公司，重庆 401120）

0 前言

城市轨道交通是一个复杂的系统工程，设备组成包括接触网、线路、车辆、信号、通信以及机电等专业。其中信号与线路专业存在接口关系，接口设备为转辙机，线路专业对应的设备是道岔。转辙机实现道岔转换，从而改变道岔的开通方向，道岔转换至所需位置并密贴后，由转辙机实现锁闭，防止外力转换道岔。转辙机还向行车人员显示道岔的位置状态、定位或者反位，当道岔失去位置状态信息时进行挤岔报警[2]。转辙机从组成上可分为电气与机械2 个部分，信号与线路专业的接口在机械部分。在实际运行当中，转辙机机械部分故障率高于电气部分故障率，以重庆某轨道交通线路为例，2018 年1 月—2019 年12 月，转辙机共发生故障6 起，全部为机械部分故障。因此为做好行车安全工作，需要重点对信号与线路专业的接口进行系统的研究，该文以重庆某地铁线路为例，对信号与线路专业常见问题及解决方法进行深入分析。

1 相关技术标准

城市轨道交通正线道岔一般采用双机牵引形式，例如重庆、杭州、青岛、福州等城市地铁均采用双机牵引，常见转辙机型号为S700K 及ZDJ9。重庆某地铁线路为9 号道岔及60 kg 钢轨，采用双机牵引、ZD J9 型电动转辙机，锁闭形式为内锁闭。

1.1 信号部分主要技术标准

为了确保行车安全，第一牵引点密贴须满足4 mm 不锁闭[2]；为确保电动转辙机正常使用不出现失去表示的故障，第一牵引点密贴须满足2 mm 锁闭，且表示缺口范围1 mm～2 mm[1]。第一牵引点电动转辙机摩擦转换力范围：3.4 kN～4.2 kN。第二牵引点电动转辙机摩擦转换力范围6.1 kN～7.5 kN。ZDJ9电动转辙机主要技术特性见表1[1]。

表1 ZDJ9 电动转辙机主要技术特性

1.2 线路相关部分主要技术标准

道岔尖轨爬行、串动量不得超过20 mm，两尖轨相对位置偏差小于10 mm。道岔密贴侧尖轨尖端至第一牵引点范围内缝隙不得大于0.5 mm，尖轨顶铁与轨腰的间隙不应大于1 mm，且间隙均匀。道岔第一牵引点开程范围157 mm～163 mm，第二牵引点开程范围77 mm～83 mm。道岔转换阻力不得大于转辙机的牵引力。第一牵引点1～3 块、第二牵引点前后各1块滑床板须保持与尖轨离缝不大于1 mm。

2 日常维护工作要点

转辙机通过输出一定的力，将道岔从一个位置转换到另一个位置，为确保该过程正常进行，机械部分主要考虑转辙机自身输出的动力以及道岔转换过程中的阻力是否符合标准。

2.1 信号专业

信号专业重点关注电动转辙机的摩擦转换力，摩擦转换力表示转辙机可以输出的最大动力。如果该力过小，则可能导致道岔转换不到位。如果摩擦转换力过大，则说明转辙机超负荷工作，将影响转辙机使用寿命。因此在实际使用中ZDJ9 电动转辙机需要将摩擦转换力调整至标准范围，即第一牵引点3.4 kN～4.2 kN。第二牵引点6.1 kN～7.5 kN。当电动转辙机摩擦转换力无法调整至标准范围时，须对转辙机进行更换处理。

2.2 线路专业

线路专业重点关注道岔转换阻力，道岔转换阻力越小，则道岔转换越顺畅。现场造成道岔转换阻力过高的因素主要有4 个，即“绷”“卡”“爬”“松”。“绷”是指道岔几何尺寸发生变化，造成道岔尖轨各部不能同时与基本轨密贴，如尖轨弓腰。“卡”是指道岔转换过程中发生异物卡阻导致道岔转换不到位，道岔油润不良、道岔滑床板不密靠（离缝过大）等情况都是导致道岔转换阻力变大的重要因素。“爬”是指尖轨相对于钢轨的基本轨前后爬行，要求道岔尖轨爬行要小于20 mm，两尖轨相对位置差小于10 mm。“松”是指道岔各部连接有松动，导致转辙机输出的力不能全部加载至道岔而导致道岔不能正常转换。

2.3 道岔转换力测试

现场可通过专用的测量仪器测试道岔转换力，测试时将测量仪器的力传感器部分插入转辙机动作杆的连接销孔中，通过力传感器监测受力的变化，表现道岔在电动转辙机带动转换过程中、转辙机输出力的变化，这个力也是实时的道岔转换阻力。在道岔转换受阻时，测量出的道岔转换力表示转辙机可输出的最大动力，即摩擦转换力。

在日常维护过程中一般通过手摇道岔检查道岔转换阻力是否正常，并不测量道岔转换力。现场维修技术标准规定每2年需进行1 次道岔转换力测试。当道岔出现异常时，需要测试道岔转换力以判断导致道岔转换异常的原因。

3 现场常见问题及整改措施

自2020 年2 月开始，重庆某线路现场信号专业维修人员在日常检修时，多次发现道岔存在转换力过大的情况，但是难以查找原因。为解决该问题，特组织信号专业工程师联合线路专业工程师对该线路所有道岔集中进行一次全面整治，通过测试道岔转换力深入分析道岔存在问题。该次集中整治，发现ZDJ9 转辙机在现场运用当中，存在3 类问题。1）道岔几何尺寸发生变化导致第一牵引点转换锁闭力过大。2）第二牵引点密贴调整过紧。3）电动转辙机摩擦转换力过低。表2 为某站8 组道岔问题统计。

表2 重庆某线路某站8 组道岔问题统计

从表2 的数据统计可以看出，道岔几何尺寸发生变化导致第一牵引点转换锁闭力过大，以及第二牵引点密贴调整过紧2个问题是此次集中整治发现的主要问题。尤其是第二牵引点密贴调整过紧，有问题的6 组道岔均存在该问题。

3.1 道岔几何尺寸发生变化导致第一牵引点转换锁闭力过大的问题

现场通过测试道岔转换过程当中力的变化，发现道岔第一牵引点在锁闭时力会异常变大，甚至超过转辙机的额定转换力。第一牵引点转辙机额定转换力为2.5 kN，实际测量时能达到3 kN 以上。

第一牵引点在调整密贴符合2 mm 锁闭、4 mm 不锁闭的前提下，道岔锁闭力原则上不能超出道岔转换过程中的力太多，且不得超过转辙机的额定转换力。现场测试发现有道岔存在该情况时，经过深入检查道岔几何尺寸，发现主要原因为尖轨尖端先于第一牵引点与基本轨密贴（尖轨弓腰），即道岔几何尺寸发生变化，导致道岔锁闭时转换阻力异常增大，该问题通过联系线路专业整改后得到解决。

由于日常维护过程中能够较好地完成道岔滑床板离缝检查、尖轨顶铁与轨腰的间隙检查以及道岔油润情况检查，因此集中整治时未发现该类问题。通过该次集中整治还发现城市轨道交通一般采用整体道床，线路状态相比碎石道床更稳定，尖轨爬行的情况比较少。而对于道岔几何尺寸方面，虽然也能很容易完成道岔各点的开程的测量，但道岔各点开程均符合标准的情况下，并不代表道岔几何尺寸没有问题。道岔转换过程中，要求道岔从尖轨尖端到道岔根部刨切面最末端必须同时与基本轨密靠，才能保证道岔锁闭时锁闭力不会异常过大。因为道岔只要有一点先与基本轨密贴，其余各部后密贴时，因为还要克服该点基本轨对尖轨的反作用力，从而造成道岔转换阻力异常变大。

综上所述，如果通过测试道岔转换力发现存在锁闭力过大时，应深入检查道岔尖轨的几何尺寸是否发生变化，线路专业必须保证道岔尖轨各部同时与基本轨密贴。

3.2 第二牵引点密贴调整过紧的问题

地铁9 号道岔采用双机牵引设计，但国铁对同样的9 号道岔一般采用单机牵引，国铁采用双机牵引的道岔对第二牵引点的密贴检查要求4 mm 锁闭、6 mm 不锁闭，但该技术标准不能运用到城市轨道交通系统。实际现场信号维护人员按照宏观密贴的原则检查第二牵引点密贴情况，容易错误地认为该点道岔尖轨与基本轨不应该有缝隙，从而导致该点密贴调整过紧。

通过仔细检查第二牵引点，发现尖轨与基本轨密贴的刨切面最末端在第二牵引点之前，第二牵引点并不在尖轨、基本轨的刨切面上。因此第二牵引点肯定有缝隙，且由于受直尖轨方向曲基本轨弯曲半径的影响，道岔直尖轨方向缝隙要大于曲尖轨方向缝隙。为明确第二牵引点密贴侧缝隙范围，通过查阅信号专业转辙机设计图纸和线路专业道岔设计图纸，结合现场实际情况总结形成相关技术标准为：曲尖轨方向3 mm～5 mm，直尖轨方向7 mm～9 mm。在此标准基础上如果检查发现密贴力过紧时，应联合线路专业检查道岔几何尺寸是否符合标准。

第二牵引点如果密贴调整过紧，同样会导致该牵引点转辙机锁闭力过大，现场实际运用过程中，如果该点密贴调整过紧，将导致道岔锁闭力超过转辙机额定转换力。在第二牵引点密贴调整过紧问题基础上，叠加道岔几何尺寸发生变化导致第一牵引点转换锁闭力过大的问题，极有可能导致道岔出现故障。

3.3 电动转辙机摩擦转换力过低

ZDJ9 电动转辙机性能优良，但城市轨道交通地铁线路为密闭潮湿空间、现场环境较差，转辙机摩擦转换力容易发生变化。可2 年测试一次摩擦转换力，发生异常时及时进行调整。

4 结语

城市轨道交通信号与线路接口部分存在的主要问题有2个。道岔几何尺寸发生变化导致第一牵引点转换锁闭力过大，以及第二牵引点密贴调整过紧。同时也要关注电动转辙机摩擦转换力降低导致牵引力不足的问题。

城市轨道交通是一个系统工程，各系统之间的接口是比较容易出现问题的部分，且接口问题往往因为跨专业而变成疑难杂症。为解决信号与线路专业的接口问题，需要有信号与线路2 个专业的技术知识为基础、加强设备的理论分析，同时也要重视现场实践经验，以问题为导向。城市轨道交通可参考国铁信号专业相关技术标准，但也要关注自身与国铁不同的地方，具体问题具体分析，只有这样才能扎实做好设备维护的技术管理，确保行车安全。